回淤區(qū)重力式碼頭厚大基礎(chǔ)施工技術(shù)

王剛 王向宇

摘 要：碼頭基礎(chǔ)對(duì)維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，減小沉降位移至關(guān)重要。本工程施工水域回淤嚴(yán)重，厚大基礎(chǔ)質(zhì)量難以控制。通過(guò)對(duì)回淤情況進(jìn)行探究，優(yōu)化施工工藝，保證了施工質(zhì)量，為今后回淤區(qū)碼頭基礎(chǔ)施工提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：基槽回淤 厚大基礎(chǔ) 沉降位移

1.工程概況

北良稻谷轉(zhuǎn)運(yùn)工程包括糧食物流通用中轉(zhuǎn)設(shè)施水工工程和散稻中轉(zhuǎn)設(shè)施水工工程兩個(gè)單位工程，其中散稻碼頭為一個(gè)5萬(wàn)噸級(jí)泊位，全長(zhǎng)521m，通用碼頭為兩個(gè)5萬(wàn)噸級(jí)泊位，全長(zhǎng)601m。兩個(gè)碼頭均為沉箱重力式結(jié)構(gòu)，共57座沉箱。碼頭基礎(chǔ)自下而上施工順序?yàn)榛弁谀唷⒒A(chǔ)換填、爆破夯實(shí)、基床拋石、機(jī)械夯實(shí)、基床整平。基槽底寬40m，頂寬200m，平均開挖深度20m。基礎(chǔ)換填頂寬40m，厚8m，頂標(biāo)高-22m，石料采用5～300kg開山石，采用爆破夯實(shí)工藝。基床拋石采用10～100kg塊石，厚度3m，頂標(biāo)高-19m。

2.施工區(qū)域地質(zhì)情況

進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后項(xiàng)目部對(duì)陸域邊線及泥面進(jìn)行重新測(cè)量，與投標(biāo)期間對(duì)比，存在如下變化：業(yè)主將陸域繼續(xù)向海側(cè)回填，原泥面升高，陸域呈扇形向海側(cè)擴(kuò)散，泥面從-6m擴(kuò)散至-18m，坡比由1%增大至2%。淤泥流動(dòng)性較大，外力作用下流動(dòng)影響范圍為400m～500m。陸域邊線附近堆放27萬(wàn)方開山石料，陸域增加荷載約0.2Mpa。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及地勘報(bào)告，持力層為強(qiáng)風(fēng)化板巖，向上分別為粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥。

3.工程的特點(diǎn)與難點(diǎn)

本工程基礎(chǔ)施工具備以下特點(diǎn)：（1）基槽開挖深度大，最大開挖深度25m，與陸域高差達(dá)50m；（2）淤泥厚度大，最大厚度18m，流動(dòng)性強(qiáng)，流動(dòng)范圍400m～500m；（3）基槽邊緣300m處存在石料堆，施工中極易出現(xiàn)淤泥失穩(wěn)崩塌問(wèn)題。因此，施工中防止基槽回淤，保證基礎(chǔ)無(wú)淤泥夾層是本工程基礎(chǔ)施工的難點(diǎn)。

4.回淤情況探究與分析

初步判斷基礎(chǔ)施工中可能存在回淤問(wèn)題，但是否真實(shí)存在回淤及回淤參數(shù)無(wú)法確定。因此計(jì)劃從回淤來(lái)源、回淤量及回淤速度三個(gè)方面探究回淤情況，以便制定合理的施工工藝。

4.1回淤情況探究方法

綜合現(xiàn)場(chǎng)情況，回淤來(lái)源有以下幾方面：①設(shè)計(jì)邊坡塌陷造成基槽回淤；②基槽外流泥進(jìn)入基槽造成回淤；③基槽邊緣石料堆對(duì)底部淤泥形成重載，導(dǎo)致淤泥失穩(wěn)流入基槽。

現(xiàn)制定如下方案對(duì)回淤來(lái)源、回淤量及回淤速度進(jìn)行探究：基槽開挖完成后，立即進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后擱置一段時(shí)間，每天觀測(cè)基槽底部回淤厚度增加情況，據(jù)此計(jì)算回淤量及回淤速度。對(duì)基槽邊坡及周邊海域進(jìn)行水深測(cè)量，以此判斷基槽回淤物是否來(lái)自邊坡塌落和外海流泥。在此基礎(chǔ)上，在回填區(qū)邊線處設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，定期觀測(cè)是否回填區(qū)發(fā)生沉降，以此判斷是否回填區(qū)底部淤泥流入基槽。

4.2回淤情況探究結(jié)論

通過(guò)觀測(cè)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，基槽底部回淤物厚度在基槽開挖后兩天，每天以30cm增加，兩天后基本不變化。基槽邊坡剛開挖完成后呈鋸齒狀，兩天后邊坡逐漸平滑，但邊坡比與開挖時(shí)基本無(wú)變化。基槽外水深基本無(wú)變化，陸上回填區(qū)基本無(wú)沉降。根據(jù)實(shí)測(cè)斷面計(jì)算，基槽驗(yàn)收后底部回淤約2000方，基槽鋸齒狀邊坡變平滑滑落至底部的淤泥量約500方，剩余1500方來(lái)自基槽外流泥。由于基槽外水域廣闊，少量流泥引起的水深變化無(wú)法觀測(cè)，因此基槽外水深無(wú)變化。

通過(guò)上述分析可得出以下結(jié)論：基礎(chǔ)施工中確實(shí)存在回淤問(wèn)題。回淤主要來(lái)源為基槽外流泥，其次是鋸齒狀基槽邊坡滑落至底部的淤泥。回淤主要發(fā)生在基槽開挖后兩天，回淤速度為30cm/d。

5.采取的防淤和減淤措施

針對(duì)上述回淤情況，擬從以下三個(gè)方面采取措施，保證基礎(chǔ)施工質(zhì)量：（1）施工中采取相應(yīng)措施減少回淤物來(lái)源；（2）加快施工進(jìn)度，在回淤完成前完成基礎(chǔ)施工；（3）優(yōu)化施工工藝，降低回淤物對(duì)基礎(chǔ)施工的影響。

5.1減少回淤物來(lái)源

基槽開挖前，先將施工區(qū)域后方回填區(qū)擠出的淤泥全部挖除，減少開槽過(guò)程中流入基槽的淤泥；基槽采用分層階梯式開挖，分層厚度3m，且不一次性將整段基槽全部挖完，而是先挖至粉質(zhì)粘土層，然后對(duì)基槽邊坡進(jìn)行測(cè)量，保證基槽邊坡輪廓線大于設(shè)計(jì)邊坡輪廓線，待開挖完成的鋸齒狀邊坡平緩后，再進(jìn)行最后一層粉質(zhì)粘土的開挖；基槽底寬兩側(cè)各加寬2米，使淤泥無(wú)法立即流入基槽；對(duì)每段基槽嚴(yán)格驗(yàn)收，保證實(shí)際輪廓線大于設(shè)計(jì)輪廓線，底部達(dá)到持力層且回淤物厚度不超過(guò)30cm；基槽驗(yàn)收在早晨進(jìn)行，驗(yàn)收合格后立即進(jìn)行拋填施工。

5.2加快基礎(chǔ)施工進(jìn)度

將原計(jì)劃采用100方小型開體駁更改為500方大型開體駁，保證每天拋填量至少達(dá)到7000方。基槽底寬約40m，每個(gè)基槽施工段長(zhǎng)60m，底層基礎(chǔ)拋填速度為7000/（40*60）=2.9m/d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)淤泥回淤速度30cm/d，保證回淤物不會(huì)流到拋填基礎(chǔ)頂面。

5.3優(yōu)化基礎(chǔ)施工工藝

為保證基槽底部持力層與拋填石料間不形成淤泥夾層，現(xiàn)場(chǎng)采用100～300kg大塊開山石進(jìn)行底層3m基礎(chǔ)拋填，剩余5m淤泥達(dá)不到的高度采用5～3 0 0kg開山石進(jìn)行拋填。對(duì)業(yè)主提供的100～300kg大塊開山石孔隙率進(jìn)行測(cè)算，孔隙率均大于35%。根據(jù)前期探究得知，回淤物厚度最多在80cm，每60m一段基槽回淤量最多為1920方。100～300kg大塊石空隙為2520方，大于1920方，從理論上可以保證，按照最不利情況考慮，基礎(chǔ)拋石不會(huì)形成淤泥夾層。

與此同時(shí)，進(jìn)一步對(duì)拋石順序進(jìn)行優(yōu)化，在平面拋石順序上，采用每60m一個(gè)施工段分層拋填的施工工藝，每層拋填高度為2m，每個(gè)施工段分4層進(jìn)行拋填。在斷面拋石順序上，采取“先中間后兩邊，由低到高”的拋石原則，即由基槽的中間位置向兩側(cè)拋填，由基槽底部標(biāo)高相對(duì)較低的位置向標(biāo)高較高的位置拋填。

嚴(yán)格控制基礎(chǔ)換填部分爆夯沉降量，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，對(duì)一次爆破夯沉量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的（設(shè)計(jì)要求夯沉量12%～15%）進(jìn)行多次補(bǔ)爆，直到滿足設(shè)計(jì)要求為止。

6.基礎(chǔ)施工效果檢驗(yàn)

6.1沉降位移觀測(cè)階段劃分

沉降位移觀測(cè)階段劃分如下：

第一階段：沉箱填石及后方棱體回填完成，大部分荷載加載完成后，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間沉降位移觀測(cè)，待沉降穩(wěn)定后，進(jìn)行一層胸墻施工。

第二階段：一層胸墻施工完成后，對(duì)沉降位移進(jìn)行觀測(cè)，待沉降穩(wěn)定后進(jìn)行二層、三層胸墻施工。

第三階段：碼頭全部施工完成后對(duì)整個(gè)碼頭沉降位移進(jìn)行觀測(cè)，分析判斷整個(gè)碼頭在全部施工荷載加載完成后是否穩(wěn)定。

6.2沉降位移觀測(cè)結(jié)果分析

第一階段沉降位移觀測(cè)結(jié)果分析：本階段沉降位移主要發(fā)生在沉箱填石及后方棱體回填過(guò)程中，沉箱平均沉降量約7cm，位移約6cm。沉箱填石與棱體回填完成后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月的沉降位移觀測(cè)，沉降與位移均不超過(guò)1cm。通過(guò)沉降位移曲線分析，沉箱沉降已趨于穩(wěn)定，可以進(jìn)行一層胸墻施工。

第二階段沉降位移觀測(cè)結(jié)果分析：沉箱一層胸墻已經(jīng)施工完成，經(jīng)過(guò)連續(xù)沉降位移觀測(cè)，一層胸墻沉降在1cm左右。從沉降位移曲線分析，一層胸墻加載后，沉降在正常范圍內(nèi)，可以進(jìn)行二層、三層胸墻施工。

第三階段沉降位移觀測(cè)結(jié)果分析：沉箱上部胸墻已全部施工完成，僅剩護(hù)輪坎、軌道梁安裝未進(jìn)行施工。對(duì)碼頭頂部沉降位移觀測(cè)60天左右。對(duì)沉降位移觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，碼頭頂面沉降在0～5mm。

綜合上述三個(gè)階段的沉降位移觀測(cè)與分析，累計(jì)沉降平均值在10cm以內(nèi)，沉降主要發(fā)生在荷載發(fā)生變化時(shí)期，并且沉降已經(jīng)趨于穩(wěn)定，無(wú)異常沉降現(xiàn)象發(fā)生。

7.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)北良稻谷轉(zhuǎn)運(yùn)工程基槽回淤問(wèn)題深入探究，合理優(yōu)化施工工藝，有效解決基槽回淤對(duì)厚大基礎(chǔ)施工帶來(lái)的不利影響，避免碼頭產(chǎn)生不均勻沉降，有效保證了工程的整體質(zhì)量，值得類似工程借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]中交第一航務(wù)工程局有限公司.港口工程施工手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社股份有限公司，2015.

[2]周文.沉箱重力式碼頭施工期間沉降位移觀測(cè)與分析[J].水運(yùn)工程，2005（12）：93-96.